高帧率视频监控在安防行业的发展前景

    赵金平

    摘 要：视频监控是安防行业的基石，随着技术的进步，视频应用朝着高清晰度、高帧率、高压缩率方向发展，高帧率视频监控在安防领域应用增多，高效率的视频编码标准H.265提供了更高的视频数据压缩率，解决了帧率加大带来的码流增大问题。

    关键词：高帧率；H.265；编码；压缩率；带宽

    1 综述

    安防行业，由于与电子和IT技术有着密切联系，自诞生以来，产品与技术更迭的频率不亚于电子IT行业。随着视频监控高清浪潮的袭来，安防高清化成为趋势，人们的需求逐渐由“看得见”向“看得清”过渡；为最大限度地实现和保障高清画面效果，高帧率高清网络摄像机及其相关产品横空出世，成为部分企业竞相发展的方向。业界有声音表示高帧率视频采集、传输、存储系统或将成为未来高清发展的主要趋势，并对高帧率相关设备的未来发展普及充满信心。

    事实上，随着网络带宽的提升和市场需求的增加，高帧率的高清摄像机在安防系统中逐渐增加比重；高帧率摄像机主要适用于要求超高清画质或有剧烈快速运动目标需要监控的场所，高帧率可以提高图像的交互感和逼真感，正常的日间监控中，室外景物的实景画面色泽光鲜，物体线条清晰，远近景物错落有致，真实感大幅度提升。

    2 高帧率安防设备现状

    通常所说的帧率是在1秒钟内传输的图片的帧数，通常用fps（Frames Per Second）表示。每一帧都是静止的图像，快速连续地显示帧便形成了运动的假象，还原了物体当时的状态。高帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数 （fps） 愈多，所显示的动作就会愈流畅，画面的质感也就越好。特别是对于静止的图像来说，由相同的图像叠加而成，细腻程度较高。

    而对于当前市场上普遍运用的百万像素监控摄像机来说，一般设定时的图像帧率为30fps，这样的数值能够完好地展现较为清晰连贯的画面，适合肉眼观看。而对于模拟监控系统来说，无论是960H或是主流D1画质，25fps帧率恰到好处。

    然而，为了进一步提升画面的连续性，展现更高的画面质量，从事高清摄像机研发的监控企业纷纷推出了高帧率网络网络摄像机，其代表企业有海康威视、大华、蓝色星际以及华创时代、安讯士等。

    大华在今年推出的枪型网络摄像机产品型号为DH-IPC-HF5210-I系列，采用TI达芬奇系列高性能DSP和标准的H.264 High profile视频压缩技术，使压缩比更高，码流控制更准确，其最大亮点为具备60帧超高帧率，让视频画面更加连贯流畅。而海康威视也发布了一款200W/50fps高清智能摄像机，其高帧率成为产品亮点。而蓝色星际新发布的一款高帧率高清枪型网络摄像机BSR-IM2111-B0501t，能够实现在1280×720下达到60帧/秒。此外，华创时代推出的HC1801高清网络一体化摄像机也以60fps为最大卖点。

    3 编码技术助推高帧率视频处理技术

    提高监控摄像机的帧率，对于摄像机的软件存储提出了高要求，在同等码率下，高帧率意味着对图像处理的速度增快，数据传输压力的增大，对存取速度的要求提高，采集视频的压缩效率提升，相应的高效编解码技术和多路传输技术、大数据流存储等技术都会有更高的要求。这些都对芯片提出了更高的要求。IP高清时代的到来给市场带来了更好的图像质量，使摄像机可以更好地记录现实场景，这同时也是芯片商提高芯片各方面性能的体现。芯片中的编码模块和ISP模块性能在现实发展中不断提升，使得高清时代摄像机的像素数目和帧率都在不断提升，百万像素甚至千万像素的高帧率摄像机都成为可能，而在帧率上的表现则为，30帧每秒成为了基础的配置，60帧每秒和120帧每秒也在逐渐步入市场。

    芯片处理技术的提高，解决了高帧率在存储上的大难题，这也是高清监控厂商能够先后推出高帧率监控产品的技术支持，也让行业内更多的人对高帧率摄像机充满了信心；特别是作为下一代编码标准的HEVC（H.265）推出，更是对高帧率高清应用形成直接支持，作为新一代的视频压缩标准，H.265最明显的特点是：压缩性能相比当前视频压缩标准H.264提升了一倍，有测试表明，在相同的图象质量下，相比于H.264，通过H.265编码的视频大小将减少大约39-44%。通过主观视觉测试得出的数据显示，在码率减少51-74%的情况下，H.265编码视频的质量还能与H.264编码视频近似甚至更好。举个例子，在平安城市中炙手可热的1080p全高清布控，H.264标准下1080p需要4M以上的码率来保证图像质量，若采用H.265视频压缩标准，则1080p仅需1-2M左右码流，而整个存储池就可以缩减为原来的一半，或者可以布控比原来多1倍以上的高清点位，又或者可以延长一倍以上的存储时间。

    4 小结

    有业界人士预言，高帧率视频监控以其明显优势，必将取代现有的低帧率网络摄像头，广泛应用于安全要求严格、对监控图像有较高需求的场所。对要求相对较低的场合可以采用混合的方式，在关键地点使用高帧率摄像机以提高监控质量，保障安全。而所有采用低帧率网络摄像机的场合在理论上来说都可以使用高帧率产品进行替代，这将取决于客户的真实需求。市场需求的提升，将进一步推动高帧率相关安防设备在高清安防领域的发展。

    参考文献：

    [1]安骏.高分辨率高帧率图像采集技术研究[J].吉林：长春理工大学，2010.

    [2]李海洲.高帧率数字电影解码技术解析[J].现代电影技术，2012（7）.

    [3]数字电影高帧率技术推广应用需尽快制定压缩码率标准[J].现代电影技术，2012（6）.

    [4]张铁鸣.基于帧率逐级自适应的视频编码[J].科技致富向导，2011（11）.